第３１卷第５期 Ｖｏ１．３１ Ｎｏ．５ 企业技术开发 ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＩＣＡＬ ＤＥＶＥＬＯＰＭＥＮＴ ＯＦ ＥＮＴＥＲＰＲＩＳＥ ２０１２年２月 Ｆｅｂ．２０１２ 某隧道主要工程地质问题分析 尹高应，姚建新，汤江平 （鄂西北地质矿产调查所，湖北襄阳４４１００３） 摘要：该隧道设计为单洞双车道，设计速度为４０ ｋｍ／ｈ，隧道净宽为９．０ ｍ，净高５．０ 。文章文以隧道为研究 对象，分析了其隧址区的工程地质问题，并针对工程特点提出了防治建议。 关键词：隧道；工程地质问题；评价 中图分类号：Ｕ４１２ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００６—８９３７（２０１２）０５—０１４６—０２ １工程概况 该隧道设计为单洞双车道，设计速度为４０ ｋｍ／ｈ，隧 道净宽为９．０ ｍ，净高５．０ ｍ。洞底标高６３７．０３ ｍ，洞底标 高６０３．３０ ｍ，坡降一２．９８％，全长１ １３２ ｍ，属长隧道。新雷 峰垭隧道的建设可改善该路段的平面线型，降低路线纵 坡，提高公路技术标准。公路建设对拓宽经济干线，促进 域经济发展具有重要意义，同时该隧道作为南水北调 Ｔ程的前期配套交通项目，对改善移民安置环境具有重 要作用。 本次研究通过 程地质、水文地质测绘、钻探、物探 及取样试验、压水试验等勘测工作，查明隧道的地形、地 貌、地质、地震情况、进出口环境地质条件，对隧道工程地 质条件和水文地质条件提供详细评价，根据控制隧道围 岩稳定的各项因素，分段确定隧道围岩等级，为隧道施工 布置、各段洞身掘进方法及程序、支护及衬砌类型或整治 丁程提供工程地质依据。 ２自然地理 隧道地处白桑关镇境内，２０９国道穿境而过，是郧县 江北六乡镇通郧县至十堰的唯一通道，又是郧县东出北 上的咽喉要道。白桑关镇版图面积２２５ ｋｍｚ，呈“葫芦”状， 辖区地形以二高山和低山丘陵为主，地势西高东低，平均 海拔４９６ ｍ。研究区属亚热带湿润季风气候，全年Ｈ照时 数为１ ９８４ ｈ，年平均气温１６％，极端最高气温４０．７℃，极 端最低气温一１３．５℃，年平均无霜期２６０ ｄ，年平均降雨量 ｌ１ ６７．４ ｍｍ，年最大降雨量１ ５４０：６ ｍｍ。 ３地层岩性及地质构造 隧道所在区域主要出露地层为震旦系下统耀岭河群 和上统陡山沱组、灯影组白云岩、白云质灰岩、钙质页岩 等，河床及山坡上分布有第四系地层。区域大地构造环境 属于秦岭褶皱系南秦岭印支褶皱带，秦岭断裂系北东向、 北北东向断裂组。褶皱带为金鸡岭复向斜庙川一荆紫关 褶皱束，褶皱束内褶皱和断裂均发育，拟建隧道位于天才 岭倒转向斜（ｖ ”）的北翼，两翼地层为震旦系上统灯影组 地层（Ｚ２ｄｎ），其南面为鲍沟倒转背斜（Ｖ ），鲍沟倒转背 斜（ｖ ）的轴部距隧道约５ ｋｍ。根据《中国地震动参数区 划图》（ＧＢ１８３０６—２００１），研究区５０年超越概率１０％，地 作者简介：尹高应（１９８２一），男，湖北襄阳人，工程师，主要从事地 质勘察、基础工程施工工作。 震峰值加速度为０．０５ ｇ，相应抗震设防烈度为６度。 ４隧址区工程地质条件 隧道区属鄂西北构造剥蚀中低山区，山体地形起伏 较大，冲沟发育，基岩大部分地段出露，区域山脊最高点 位于雷峰垭的三堡寨，高程１ ００２．１ ｍ，沟谷最低点高程 约５００ １１１，相对高差５０２．１ Ｉｌｌ。隧道所处山体植被较发育， 大部分地段基岩出露，仅缓坡及沟谷地段分布第四系坡 洪积（Ｑ ）碎石土，根据钻探揭露和＿Ｔ程地质调查，隧道 分布的岩层主要为震旦系上统灯影组地层（ｚ ｎ），岩 性为白云岩、钙质页岩等。 隧址位于天才岭倒转向斜（Ｖ ）的北翼，大部分地段 基岩出露，仅坡麓及沟谷地段分布有第四系覆盖层。隧道 地段整体上为单斜构造，出露的地层为震旦系上统灯影 组（ｚ ｄｎ）的白云岩、钙质页岩，岩层倾向２８３～３０４。，倾 角３５～４０。，局部岩层产状变化较大。隧道区围岩受构 造影响较重，岩层多见扭曲、错断及拖拽现象。受区域构 造影响，隧道区岩层节理发育。 经调查，隧址区无滑坡、崩塌、泥石流等影响场地稳 定的不良地质现象。隧道区白云岩可作建筑原料，在施Ｔ 期间隧道进口左侧小规模露天开采白云岩作建筑砂外， 未发现煤层、瓦斯和其它可供开采的矿产，附近无采空区 分布。 隧址分布地层主要为震旦系上统白云岩等，该地层 属可溶岩组。根据地表工程地质测绘，地面岩溶形态主要 为细小的溶沟、溶槽及溶蚀裂隙，是受地表径流冲刷溶蚀 的结果，根据钻探揭露浅部仅有少量的溶隙分布，深部无 溶蚀痕迹。因此隧址区岩溶发育程度较弱，对隧道稳定性 基本没有影响，不会出现岩溶突水、突泥现象。 ５隧址区水文地质条件 隧道区属鄂西北构造剥蚀中低山区，山体地形起伏 较大，冲沟发育。隧址区地下水类型主要为第四系孔隙潜 水和基岩裂隙水。 隧道进出口附近沟谷有地表水体流过，没有发现井 泉分布。研究区内的地下水补给来源为大气降水及坳沟 中季节性地表水。大气降水部分通过地表沿丘坡径流排 出，部分通过岩层裂隙及下渗于岩体中。岩体中的地下 水，大部分沿裂隙及破碎带运移，经短暂径流，向邻近山 谷低洼处排泄。隧址区分布地层为白云岩和钙质页岩，洞 身主要位于弱风化岩层中，进出口地段岩石风化强烈，岩 第３１卷第５期 尹高应，等：某隧道主要工程地质问题分析 １４７ 石呈强风化。 段设置拦碴坝予以拦截，工程结束后，平整地面，培土复 ６隧道主要工程地质问题分析 耕。 该隧道位于天才岭倒转向斜（Ｖ ”）的北翼，白桑断裂 ７结论及建议 （Ｆ１ｌ６）从隧道东部斜交通过，隧道轴线与区域构造线方 隧道地质条件较差，场地稳定性较差，在采取必要的 向相近，不利于隧道稳定。隧道工程地质条件较差，场地 工程措施下适宜修建隧道。隧道设计、施工应做好超前预 稳定性较差，在采取必要的工程措施下适宜修建隧道。 报，大力推行信息化设计、施工和新奥法等先进的方法和 由于隧洞开挖，将在洞前一带形成人工路堑边坡，边 施工工艺。Ⅳ～Ｖ级围岩设置复合式衬砌，Ｖ级围岩增设 坡最大高度约１５．０ ｍ，边坡岩层为强风化白云岩，岩体裂 钢架。加强施工地质工作，对Ｖ类围岩分布的易坍塌段作 隙发育。人工形成的岩质边坡经赤平极射投影分析，进口 好超前预测的同时应推行迅速掘进、及时支护的施工方 仰坡为斜向坡，路堑右侧边坡为反向坡，边坡整体基本稳 法，同时对支护方案的优化设计提供地质保证。作好涌、 定，路堑左侧边坡为顺向坡，可能沿层面产生顺层滑坡。 突水、突泥预测、预防工作，隧道施工要预设足够的排水 隧道段分布构造碎裂岩体，围岩等级为Ｖ级，围岩开 断面。在可能出现涌、突水的地段一定要布置超前钻孔作 挖易坍塌，侧壁易失稳变形，处理不当会出现大坍塌，侧 好预测工作。且加强雨季施工的天气预报和强降雨过程 壁经常小坍塌。基岩裂隙水易通过该断裂带导入隧道，可 的预报，并事先作好涌、突水的应急预案。 能引起小规模的突水等灾害。施工中应加强监测预报，加 强支撑防护和采取必要的辅助施工措施。 参考文献： 挖掘隧道的弃渣方量大，隧道进出洞口交通较方便， 处理较方便，然而隧道处于分水岭与冲沟相间地段，进出 ［１］夏永旭，王文正，胡庆安．公路双连拱隧道施工过程中中隔 洞口位于冲沟地带，弃渣不能置于冲沟附近和冲沟内，故 墙的变形及稳定性［Ｊ］．中国公路学报，２００７，（５）． 弃渣堆放地需占用农田或林地，可就近选择较开阔的地 （上接第１４５页）构破坏，强度降低，压缩性增大。主要发 量、孔隙比小而压缩模量和承载力增高；位于地下水位变 生于风化残积土及强风化岩地区。 动带的土层，由于地下水积极交替，士中的铁铝成分淋 ④导致粉细砂及粉土被水饱和呈松散状态，可能产 失，土质变松，因而含水量、孔隙比增大，压缩模量、承载 生流砂、砂土液化等。主要发生于第四系全新统冲积、海 力降低；位于地下水位以下的土层，由于地下水交替缓 积松散粉细砂层中。 慢，氧化、水解作用减弱，加之上覆土层的自重压力作用， ⑤可能造成地下洞室内充水淹没，基础上浮，使建筑 土质比较密实，因而含水贫、孔隙比减小，压缩模量、承载 物失稳。第一，地下水位过大下降引起的危害。地下水位 力增高。 局部集中过量的抽取地下水，使地下水的开采量大于补 ３．３地下水水力作用引起的危害 给量，导致地下水位过大而持续下降，降落漏斗亦相应的 地下水在天然状态下水力作用比较微弱，若人为工 不断扩大；另外，矿床疏干、降水工程、施工排水等也能造 程活动中改变了地下水天然动力平衡条件，在一定的动 成局部地下水位过大下降。地下水位局部过大下降造成 水压力作用下，往往会引起流砂、管涌、基坑突涌等严重 地面塌陷、地面沉降、地裂，岩土体的不稳定性．危害建 的岩土工程危害。例高层建筑深基坑开挖中在基坑下部 筑物的稳定性。第二，地下水位升降变化引起的危害。地 有承压含水层存在时，开挖基坑减小了承压含水层上覆 下水位升降变化能引起膨胀性岩土产生不均匀的胀缩变 隔水层的厚度，当隔水层减小到一定程度时，承压水的水 形，严重者形成地裂，引起建筑物特别是低层或轻型建筑 头压力能顶裂或冲毁基坑底板，造成突涌现象。 物的破坏。当地下水位变化频繁或变化幅度大时，不仅岩 土的膨胀收缩变形反复，而且胀缩幅度也大。在建筑工程 ４结语 的地基内，当地下水位在基础底面以下压缩层范围内发 岩土工程问题中，地下水问题占有相当重要的位置， 生变化时，就能直接影响建筑物的稳定性。若水位在压缩 准确合理地查明地下水的水文地质条件，不仅使资料的 层范围内上升时，软化地基土，使其强度降低、压缩性增 可靠程度更高，而且可更好地利用岩土体的潜在能力。因 大，建筑物可能产生较大的沉降变形；若水位在压缩层范 此，为提高工程勘察质量，在工程勘察中要求查明与岩土 围下降时，岩土的自重应力增加，可能引起地基基础的附 工程有关的水文地质问题，以消除或减少地下水对岩土 加沉降，如果土质不均匀或地下水位的突然下降也可能 工程的危害；随着工程勘察的发展，其必将受到越来越广 使建筑物发生变形破坏。 泛的重视，切实做好水文地质工作将对勘察水平的提高 ３．２地下水位对岩土力学性质的影响 起着极大的推动作用 土体从地下水位以上至地下水位变动带到地下水位 以下，天然含水量、孔隙比由小一大一小，压缩模量、承载 参考文献： 力由大一小一大的变化规律。这是由于地下水位以上，经 长期淋滤作用，铁铝富集，并对土颗粒起胶结和充填作 【１］《工程地质手册》编委会．工程地质手册【Ｍ］．北京：中国建筑 用，增大了土粒间连接力，往往形成“硬壳层”，因而含水 工业出版社，２００５．
